土力学实验报告.docx
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1、园林学院土力学实验报告学生姓名学 号专业班级 土木工程091指导教师李西斌组 别第三组成 绩实验目录前言1实验一含水量试验2实验二密度实验5实验三液限和塑限试验8实验四固结试验13实验五直接剪切试验21前言土是矿物颗粒所组成的松散颗粒集合体,其物理力学性质与其 他材料不同;土力学是利用力学的基本原理和土工试验技术来研究土 的强度和变形及其规律性的一门应用学科。土的天然含水率、击实性、压缩性、抗剪强度是水利工程中的 四大问题,他们的好坏与否直接关系到水利工程的经济效益与安全问 题,因此在工程中作好土料的指标实验,确定出相应标对水利工程具 有十分重要的意义。实验一含水量试验_、概述土的含水率祁是指
2、土在温度105110C下烘干至恒量时所失去的水质量与达 到恒量后干土质量的比值,以百分数表示。含水率是土的基本物理性质指标之一,它反映了土的干、湿状态。含水率的 变化将使土物理力学性质发生一系列变化,它可使土变成半固态、可塑状态或流 动状态,可使土变成稍湿状态、很湿状态或饱和状态,也可造成土在压缩性和稳 定性上的差异。含水率还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等不可 缺少的依据,也是建筑物地基、路堤、土坝等施工质量控制的重要指标。二、实验原理土样在在105C110C温度下加热,土中自由水会变成气体挥发,土恒重后, 即可认为是干土质量m,挥发掉的水分质量为m =m-m。三、实验目的测定土
3、的含水量,供计算土的孔隙比、液性指数、饱和度等不可缺少的一个 基本指标。并查表可确定地基土的允许承载力四、实验方法含水率实验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等, 其中以烘干法为室内实验的标准方法。在此仅用烘干法来测定。烘干法烘干法是将实样放在温度能保持105110C的烘箱中烘至恒量的方法,是室 内测定含水率的标准方法。(一)仪器设备(1)保持温度为105110C的自动控制电热恒温烘箱;(2)称量200g、最小分度值0.01g的天平;(3)玻璃干燥缸;(4)恒质量的铝制称量盒。(二)操作步骤(1)从土样中选取具有代表性的实样1530g (有机质土、砂类土和整体状 构造冻土为
4、50g),放入称量盒内,立即盖上盒盖,称盒加湿土质量,准确至0.01g。(2)打开盒盖,将实样和盒一起放入烘箱内,在温度105110C下烘至恒量。 实样烘至恒量的时间,对于粘土和粉土宜烘810h,对于砂土宜烘68h。对于有 机质超过干土质量5%的土,应将温度控制在6570C的恒温下进行烘干。(3)将烘干后实样和盒从烘箱中取出,盖上盒盖,放入干燥器内冷却到室 温。(4)将实样和盒从干燥器内取出,称盒加干土质量,准确至0.01g。(三)成果整理按式(1-1)计算含水率:神=xlQO%(2-1)m2 洗口式中 祁一含水率(%),精确至0.1%;鄙1 称量盒加湿土质量(g);牌,一称量盒加干土质量(g
5、);烟0 称量盒质量(g)。含水量实验须进行二次平均测定,每组学生取两次土样测定含水量,取其算术平均值作为最后成果。但两次实验的平均差值不得大于下列规定:含水率测定的平行差值含水率()允许平行差值()100.5401N402(四)实验记录烘干法测含水率的实验记录见表1-1。含水量实验记录实样编号土样说明盒号盒质量(g)盒加湿土质量(g)湿土质量(g)盒加干土质量(g)干土质量(g)含7水量(%)总平均含水量(%)备注1粘土4521.7748.8527.0840.1618.3947.2546.475321.7947.8126.0239.6516.8645.69五、成果分析该实验为最基础的土力学实
6、验之一,在实验时应谨慎操作,不可马虎,烘 干一定要彻底,盒子与盒盖不可弄混,否则将影响实验成果。在本次实验中,由于时间有限,烘干过程不是很彻底;在烘箱中烘干过程 中前期忘打开盖子,不利水分蒸发。这些一定程度上都影响了实验结果。实验二密度实验土的密度是指单位体积土的质量,它是土的基本的物理指标之一,也是计算 土体自重应力和土体抗力的基本参数。一、试验目的测定土在天然状态下单位体积的质量。二、试验方法与适用范围一般粘性土,宜采用环刀法已破碎,难以切削的土,可采用蜡封法对于砂土与砂砾土,可米用现场的灌砂法或灌水法。三、环刀法的试验1、仪器设备符合规定要求的环刀;精确度0.01g的天平;其它:切土刀,
7、钢 丝锯,凡士林等。2、实验操作步骤(1)、测出环刀的容积V,在天平上称环刀质量ml。(2)、取直径和高度略大于环刀的原状土样或制备土样。(3)、环刀取土:取原壮土或制备的扰动土样,整平两端,将环刀内壁 涂一薄层凡士林,刃口向下放在土样上,将环刀垂直向下压至约刃口深处, 用切土刀(或钢丝锯)将土样切成略大于环刀直径的土柱后,边压边削,直 至土样伸出环刀顶部,将两端余土削平;(4)、将取好土样的环刀放在天平上称量,记下环刀与湿土的总质量m23、按下式计算试样土的密度:m m - m P = = 21V V式中:p试样密度,单位g/cm3;m2环刀加试样质量,单位g;m1环刀质量,单位g;V环刀容
8、积,单位cm3;4、要求:密度试验应进行2次平行测定,2次测定的差值不得大于0.03g/cm3, 取2次试验结果的其算术平均值;密度计算精确至0.01 g/cm3。5、实验记录烘干法测含水率的实验记录见表2-1。密度实验记录土 样 编 号环 刀 号环力容积环刀质量土加环刀质量土样质 量湿密 度含水量干密度平均干密度备注cm3gggg/cm3%g/cm3g/cm31456041.54149.33107.791.8045.691.231.24276041.48150.75109.271.8247.251.24五、成果分析该实验为最基础的土力学实验之一,在实验时应谨慎操作,不可马虎,环 刀事先要清理
9、干净,环刀内土样上下表面与环刀要平整,否则将影响实验成果。实验数据满足平行误差要求。实验三液限和塑限试验_、概述粘性土的状态随着含水率的变化而变化,当含水率不同时,粘性土可 分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态,粘性土从一种状态转到另一 种状态的分界含水率称为界限含水率。土从流动状态转到可塑状态的界限含 水率称为液限神n 土从可塑状态转到半固体状态的界限含水率称为塑限神; 土由半固体状态不断蒸发水分,则体积逐渐缩小,直到体积不再缩小时的界 限含水率称为缩限$。土的塑性指数/是指液限与塑限的差值,由于塑性指数在一定程度上综 p合反映了影响粘性土特征的各种重要因素,因此,粘性土常按塑性指数进行
10、 分类。界限含水率试验要求土的颗粒粒径小于0.5mm,且有机质含量不超过 5%,且宜采用天然含水率试样,但也可采用风干试样,当试样含有粒径大于 0.5mm的土粒或杂质时,应过0.5mm的筛。二液限、塑限试验原理粘性土随着含水量变化,其物理状态和力学性质发生明显的变化。重塑 土处于液态时在自重作用下不能保持其形状,发生类似于液体的流动;土体 处于可塑状态,在重力作用下能保持形状,在外力作用下将发生塑性变形而 不断裂,外力消失后能保持外力消失前一时刻的形状而不变,有一定的抗剪 强度。通过给予试样一个小的外力,在一定时间内变形达到规定值时的含水 量。塑限试验利用土体处于可塑时,在外力下产生任意变形而
11、不发生断裂; 土体处于半固态时,当变形达到一定值(或受力较大)时发生断裂底特点。 试验时给予一定外力,使试样变形达到规定刚好出现裂缝时所对应底含水量 作为塑限含水量。三、实验目的测定土的液限时含水量,用以计算土的塑性指数和液性指数,作为粘土 的分类以及估算地基土承载力的一个依据。测定土的塑限,并与液限实验和 含水量实验结合,来计算土的塑性指数和液性指数,作为粘性土的分类以及 估算地基承载力的一个依据。四、实验方法:1、试验方法土的液、塑限试验:采用液塑限联合测定法;土的塑限试验:采用搓滚法;土的液限试验:采用碟式仪法。2、适用范围适用于粒径小于0.5mm颗粒组成及有机质含量不大于干土质量5%的
12、土。五、液塑限联合测定法试验1、仪器设备Q液塑限联合测定仪:圆锥仪、读数显示;Q样杯:直径4050mm, 高3040mm; Q平:称量200g,分度值0.01g; Q他:烘箱、干燥器、铝盒、调土刀、孔径0.5mm的筛、凡士林等。2、操作步骤液限、塑限联合试验,原则上采用天然含水量的土样制备试样,但 也允许采用风干土制备试样。(1)当采用天然含水量的土样时,应剔除大于0.5mm的颗粒,然后 分别按接近液限、塑限和二者之间状态制备不同稠度的土膏,静置湿润。 静置时间可视原含水量的大小而定。当采用风干土样时,取过0.5mm筛 的代表性土样约200g,分成3份,分别放入3个盛土皿中,加入不同数量 的纯
13、水,使分别接近液限、塑限和二者中间状态的含水量,调成均匀土 膏,然后放入密封的保湿缸中,静置24小时。(2)将制备好的土膏用调土刀调拌均匀,密实地填入试样杯中,应 使空气逸出。高出试样杯的余土用刮土刀刮平,随即将试样杯放在仪器 底座上。(3)取圆锥仪,在锥体上涂以薄层凡士林,接通电源,使电磁铁吸 稳圆锥仪。(4)调节屏幕准线,使初读数为零。调节升降座,使圆锥仪锥角接 触试样面,指示灯亮时圆锥在自重下沉入试样内,经5秒后立即测读圆 锥下沉深度。(5)取下试样杯,然后从杯中取10g以上的试样2个,测定含水率。(6)按以上(2)(5)的步骤,测试其余2个试样的圆锥下沉深度和含水率3、计算与制图(1)
14、 计算含水量:W = X 100%ms(2) 绘制圆锥下沉深度h与含水量的关系曲线 以含水率为横坐标,圆锥入土深度为纵坐标,在双对数坐标纸上绘制hw 的关系曲线。如图所示。Q三点连一条直线上。Q当三点不在一直线上,通过高含水量的一点与其余两点连两根直线,在圆锥入土深工为2mm处查 得相应的两个含水量,如果两个含水率的差值小于2%,应该两含水率的平 均值与高含水量的点作直线,Q当两个含水量差值等于或大于2%,则应补 做试验(3) 确定液限、塑限在圆锥下沉深度h与含水量w的关系图上查得下沉深度为17mm对应的含水量为液限%,查得下沉深度为2mm所对应的含水量为塑限wp,以百分数表 示,取整数。(4
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